Strahltriebwerke
Fragen zur VL von prof Vogeler an der TU Dresden
Fragen zur VL von prof Vogeler an der TU Dresden
Kartei Details
| Karten | 87 |
|---|---|
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 08.02.2020 / 16.02.2020 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20200208_strahltriebwerke
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Was ist die Aufgabe des Sekundärlustsystems? Wie ist es aufgabaut?
Versorgung der Maschinenkomponenten mit Sperr- und Kühlluft . Aufbau= Abzapfstellen an passenden (Druck) Punkten und Leitungen zu Bestimmungsort
Welche Grundelemente Des SES sind bekannt?
Rohr, Schlitz, Dichtung (Labyrinth), Wellenabdeckung, Seitenwandraum
Wie kann im SES Arbeit der Strömung hinzugefügt/ ihr entzogen werden + Beispiel?
Änderung der Umfangskomponente, Schleppwirkiung durch Grenzschicht, Erwärmung der Luft z.B. Nach innen führende Absaugung
Skizzieren Sie die Möglichkeit, durch skalieren aus einer Gasturbinenanlage mit einer Drehzahl von
50Hz- eine 60Hz- Maschine abzuleiten? Was sind die Konsequenzen?
Änderung der Drehzahl auf 60 Hz--> Ähnlichkeit soll erhalten bleiben --> Verkleinerung im Maßstab:n/n0=l0/l=Wurzel(p/p0)
Welche Auslegungsgrößen bleiben erhalten?
An^2, Drehzahl und Geometrie bleiben im Verhältnis gleich
BK bleibt kosntant
Auf Bauraum, engste Querschnitte und Wandstärken achtn
Welche Größe muss man sich unbedingt noch einmal ansehen nach dem Skalieren?
Wandstärken wegen Wärmeübergang und Hinterkanten + Bolzen, Dichtungen Wirkungsgrad
Warum haben große Turbomaschinen etwas bessere Wirkungsgrade und etwas mehr spez. Leistung als
skalierte kleine?
Weil Spalte und Toleranzen (Rauhigkeiten) oft absolut bleiben d.h. verhältnismäßig kleiner + weniger Wandfläche
Wie verhalten sich die Wärmeübergänge bei der Skalierung?
Temperaturen bleiben weitgehend gleich d.h. Wärmeübergang muss bei kleinster (geplanten) Anlage noch möglich sein
Re Zahlen ändern sich --> Nu Zahlen auch da Rest konstant --> Wü ändert sich
Was ist die Grundlage des AN2- Kriteriums und wie ist es anzuwenden?
AN2 Kriterium ist an der am Stärksten durch Zug belasteten Schaufel/Stufe zu vergleichen --> gutes Vergleichkriterium ist proportional zu Spanung aber nicht gleich da mit A0*N0^2 gebildet-> uabhängig von tats Geometrie
Erläutern Sie den Begriff Heat Rate.
= 1/eta_th == eingesetzte Energie / Leistung
Welche Komponentengruppe kann bei einer ZTL Familie skaliert oder fast gleich gehalten werden?
Warum?
Kern TW--> Strömung bleibt gleich (ähnlich) kein großer Ingenierusaufwand nötig aber durch kleine Anpassungen Leistungsänderung möglich (Fan/ Booster)
Worauf ist von Beginn der Entwicklung einer solchen ZTL- Familie zu achten?
Familiengedanke, Flugzeug/ Kraftwerk, Einsetzbarkeit/machbarkeit an größer bzw. kleinster Maschine beachten
Welche Kräfte wirken neben dem Schub auf das Flugzeug:
beim Start
beim Steigen
beim Gradeausflug
beim Start: Rollreibung, Trägheit, Wind/ Luftwiderstand beim Steigen Gravitation, Widerstand, Trägheit, Druckunterschied beim Gradeausflug: Widerstand, Winde
Welche Parameter beeinflussen die Startstrecke?
Gewicht, Umgebungstemperatur/ Druck, Feuchtigkeit, Schub, Polare
Was beeinflusst den Widerstand des Flugzeugs?
Polare, Anstellwinkel --> Flughöhe/Luftdichte
Was geht jeder Neuentwicklung in der Triebwerksindustrie voraus?
Marktanalyse, Wettbewerbsvergleich, Familiengedanke
In welche Phasen kann ein solches Entwicklungsprojekt eingeteilt werden?
0Technologiedefinition, -aquisition 1Machbarkeitsstudien / Konzepte 2 Konzeptausarbeitung und Detailliertes Design 3 Produktentwicklung 4 Herstellung und Vertrieb 5 After Market / Service 6Entsorgung
Was sind die treibenden technischen Parameter bei einem Triebwerksneuentwurf?
Kompressionsverhältnis, Tt4 erhöhren --> Materialien (Temperatur), im Endeffekt Effiezienz, eta_$
Was verstehen Sie unter der Projektspezifikation (Pflichtenheft)?
Wie kommt sie zustande?
Aufzählung alle Produktspezifikationen die zu erfüllen sind. Entsteht durch Marktanalyse, Stand der Technik, Forschungsziele und Kundenwünsche
Skizzieren Sie die Festlegung des Auslegungspunktes für eine Triebwerksentwicklung
Auslegungspunkt abh. von Mission (Langstrecke, Kurzstrecke, militärisch)--> Def von Bedingungen und Leistungen sowie Effizenzanfprderungen
Welche Argumente, außer den technischen, fließen in die Entscheidungen mit ein?
Politische/Gesetze, Umwelteinflüsse, Kosten, Design (nichts komplett untypisches), spez Kundenwünsche +Erfahrungen durch MRO
Welche Schadensmechanismen kennen Sie bei Gasturbinenschaufeln?
Korrosion, Wärmespannungen, Schwingungen, Oxidation + LCF, HCF, Kriechen
Was hat Einfluss auf die Lebensdauer?
nur pl. Verformung durch An- und Abschalten (LCF, vorne) Umgebungseinflüsse + Chemie (vorne), HCF+ Entwindung(hinten)
Welche Belastungen bewirken Kriechen, LCF, HCF?
Kriechen: pl Verformung durch Zug/ Entwinden und Gaskräfte, LCF An und Ausschalten (mech+ thermisch), HCF Durchlauf von Brennern und Druckgebiete von stromauf(LE) und Stromab (pumpen, sperren) + Resonanzen
P=T/1000*(16,5*lg [tl])
Larson-Miller-Gleichung: Temperatur Zeitfestigkeit
Wesentliche Anregungen für Schaufelschwingungen?
Drehzahl, Brennerdurchlauf + Zuströmung, stoch Quellen, Selbstanregung
Wie wird verhindert, dass es zu HCF Schäden kommt?
Resonanzfeste Auslegung bis zu hohen Frquenzen, Mid-SPan Shroud, Sperrbereiche, Einspannmoment--> schräge Schaufeln-> Schaufeln nicht exakt gleich --> unterschiedene EF
Campbell Diagramm?
Darstellung der EF, Verschiedener Ordnung und den Drehzahlen, Wegen Temperatur und Dehnung vergößern sich die EF
Warum ist die Konzeptphase eines Projekts die wichtigste überhaupt?
Größter Einfluss auf Kosten, da viele Freiheiten im Design und große Ausiwrkungen auf später (Familiengedanke, Realisierbarkeit etc)
Was sind die entscheidenden Betriebspunkte bei der Auslegung eines Triebwerks?
Abhängig von Mission aber Leistung muss in jedem Fall passen (Start, Reise, Steigen) Definition des Optimums wichtig--> Familiengedanke beachten
Welche anderen Gesichtspunkte sind in der Konzeptphase außerdem wichtig?
Umwelt, Gesetze, Zukünftige Entwicklungen (Familiengedanke) Wartung, Kommunalität, Garantierte Leistung, Fertigbarkeit, Kosten, Off-Design Punkte für Effizienz und Machbarkeit)
Welche Behörden und Institutionen haben Einfluss auf die Entwicklung und die Zulassung von
Luftfahrttechnologie?
FAA, EASA--> Leistungsdaten z.B. Triebwerksausfall, min Steigwinkel etc
ACARE, ACAO --> Umweltbeschränkungen, Lärm, NOx, CO etc
Stellen Sie die Gleichungen für die Berechnung der spez. Verdichterleistung und Turbinenleistung einmal mit dem
isentropen und einmal mit dem polytropen Wirkungsgrad auf.
Verdichter: dht_is=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)-1]*1/eta_is
dht_pol=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)*1/eta_pol-1]
Turbine: dht_is=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)-1]*eta_is
dht_pol=cp*Tt_2*[(pt3/pt2)^(k-1/k)*eta_pol)-1]
Erklären Sie den Unterschied zwischen dem polytropen und dem isentropen Wirkungsgrad einer
Verdichtung / einer Expansion
polytrop = realer, verlustbehafteter Prozess , isentrop idealer, reversibler Prozess. ht-Diagramm
Skizzieren Sie das Schaltbild für einen vereinfachten Gasturbinenprozess mit Kühlluft und
Leckageströmen.
Wo ist der Unterschied zwischen einer Wellenleistungsmaschine und einem Strahltriebwerk?
Bei Leistungsmaschine Leistungsabnahme auf ND Welle
Bei TW Schub
Stellen Sie für den Prozess einer Wellenleistungsmaschine die Gleichungen für eine Leistungsbilanz
über Verdichter, Turbine und Brennkammer auf.
Wie bestimmen Sie den isentropen thermischen Wirkungsgrad des Prozesses?
Pnutz+Pverd+Pverl=PTurb
eta_is= Pnutz+Pverd/PTurb
Warum ist der resultierende Wirkungsgrad der Anlage selbst dann kleiner als 100%, wenn die
Komponentenwirkungsgrade idealisiert zu 100% angenommen würden?
Turbinenaustrittstemperatur ungleich Eintrittstemperatur
nur sehr schwer nutzbar--> nicht für Triebwerke, wenn dann Kraftwerke
Welche Größen haben Einfluss auf die Stoffwerte cp und R des beteiligten Gases?
Beschreiben Sie die Bestimmung des mittleren cp für eine Zustandsänderung von 1 nach 2 auf der
Basis der Enthalpieänderung
R(beta +evtl Temperatur bei Erdgas)
cp(T1,T2,beta)
cp=\(\int_{1}^{2}cp(Tt_i,beta)/(T2-T1)\)
Wie wirkt sich bei konstantem Brennstoffverbrauch eine Veränderung im Kühlluftverbrauch auf die
Heißgastemperatur am Turbineneintritt aus? Begründen Sie Ihre Antwort.
Je niedriger m_KL desto geringer Tt4, da mehr Luft zum Kühlen in BK eintritt und beta sinkt --> weniger Temeraturerhöhung
Beschreiben Sie die Bedeutung des reduzierten Massenstroms
bei gesperrtem Querschnitt stellt sich neuer Massenstrom (reduzierter m) ein, relevant für Auslegung und Betriebpunkt/verhalten
